晶体硅电池可工业化技术前瞻

晶体硅电池可工业化技术前瞻 ( 一 ) 收藏 分享 2011-1-3 13:25 | 发布者 : mulucky | 查看数 : 614 | 评论数 : 0 | 来自 : 《 Solarzoom 光伏杂志》摘要 : 近来传统晶体硅太阳能电池的技术开发水平大幅度提升，出现如 STP 的 PLUTO 电池，英利的PANDA 电池， CSUN的 SE 电池， JA 利用硅墨形成 SE等已工业化技术。这些技术各有其优劣。这里不做详细评论，下面将探讨除上述电池结 . 近来传统晶体硅太阳能电池的技术开发水平大幅度提升，出现如 STP的 PLUTO电池，英利的 PANDA电池， CSUN的 SE电池， JA利用硅墨形成 SE等已工业化技术。这些技术各有其优劣。这里不做详细评论，下面将探讨除上述电池结构外可工业化的电池结构或技术（资料来源于网络及文献） 。根据各国太阳能电池开发实验室及部分企业的研究成果，有如下几种技术具有潜在的发展：1.德国 ISE的 LFC（ laser fired contact） PERC cells，该电池制作利用 Nd： YAG激光烧蚀沉积在氧化硅或者氮化硅上面的薄膜铝金属，实现低串联电阻的欧姆接触。由于背面电池采用了点接触的结构，金属复合大幅度减少，背面电池的钝化性能大幅度增加。该技术解决了传统电池背面复合高的缺陷。利用这种技术在 P 型衬底上，该机构获得了 21.6%的转换效率。下图一显示了其典型的电池结构及不同基底材料 LFC电池典型的 I-V 参数。图一： ISE典型的 LFC电池结构表一：不同基底材料 LFC电池的典型特点：结合激光技术，金属成膜技术，衬底要求低，易推广，可实现高效电池的批量制作 I-V 参数。2.背接触电池，该电池工艺利用光刻或精密丝网印刷技术，结合分区扩散工艺，实现电池背面 PN 结的形成。 该电池背面金属电极呈手指形状， 也有人称其为 IBC电池， 焊接位置位于边缘的 6个接触点上。但是，由于该技术需要使用电镀工艺（ Ni+Cu+Ag/Sn） ，该工艺技术的实现需要很强的技术势力。目前通过工艺的不断优化，在 2010年 SUNPOWER获得 24.2%的最高工业化电池转换效率，刷新了工业化电池的效率记录。下图二显示了其典型的电池结构：图二：典型的背接触电池结构表二： Sunpower 电池某一天产线典型的效率分布图（实心柱状图）及对应 A300的效率分布（空心柱状图）特点：电池高效，唯一已工艺化的背接触电池，外观美观，尤其是组件外观，零衰减。原材料的特殊需求（高寿命的 N 型硅片） ，成本（复杂的工艺） 。3.SANYO的 HIT 电池，该电池工艺同样采用在 N 型硅片衬底上利用异质结技术实现高效电池的制作。该电池采用非晶硅钝化发射结和薄发射结的技术，实现高 VOC 电池的制作（ 747mV 的 Voc： 2010年西班牙 PVSEC上展示的最新成果） ，近来获得了 22.8%的电池光转换效率。由于采用了非晶硅钝化技术和薄发射结技术，其技术对设备的要求苛刻。该公司目前已经在不同国家转让其技术和设备，据说设备成本非常昂贵。下图三，四分别显示了其典型的电池结构及 AIST2009年的测试结果。图三：典型的 HIT 电池结构图四： 2009年 7月日本 AIST测试的最高 HIT 电池 I-V 参数特点：电池高效，唯一工业化的利用非晶硅钝化的异质结电池；可做双面电池结构，做BIPV 应用的话，组件外观漂亮，电池零衰减。由于非晶硅特点，需要研究其长期稳定性。实际的薄膜工艺控制是难点。4.正面结 N 型电池（ Fraunhofer ISE） ：该电池工艺采用新的表面钝化技术 （ Al2O3） 在 N 型硅片衬底上实现高效电池的制作。 该电池采用 Al2O3钝化发射结技术，实现 23.9%效率电池的制作。由于采用了 Al2O3钝化技术，该技术的导入引起业内 Al2O3钝化技术的井喷式发展（工艺研究和设备制作） 。现在研究有成型的设备，如 R&R， BENQ等。下图五显示了其典型的电池结构：图五：典型的正面结 N 型电池结构表三： 2010年正面结 N 型电池的最高效率电池的 I-V 参数特点：高效，比背接触电池具有低的技术要求及可能的成本优势，不足之处是正电极要进行金属蒸镀。如果利用丝网印刷技术的话，其技术应用前景广阔。5.EWT/MWT 技术，该电池结构设计源于 Sunpower 的背接触电池，利用激光技术将硅进行钻孔（ laser drilling ）处理，然后进行腐蚀去损伤层处理。由于在工艺工程中需要采用分区扩散的掩膜技术， 注定其工艺成本较高。 利用这种技术， 在 P 型多晶硅衬底上， 已获得了 18.8%的转换效率。下图六显示了其典型的电池结构。图六：典型的 EWT/MWT 电池结构特点 1： 目前最高效的多晶体电池制作工艺， 结合电池封装工艺， 可以实现非常小的 power loss。难点要关注起激光的选择，激光打孔工艺的优化及金属浆料的选择。此外， 由日本三菱公司开发的多晶硅电池在 2010年也获得了 19.1%的多晶最高效率。 但是由于其使用 RIE技术，激光打孔技术，其成本昂贵。下图七仅简单显示其电池结构。图七：日本三菱公司开发的高效多晶电池结构